50年代的美国，年轻女子特芮丝（鲁妮·玛拉 饰）在纽约百货公司担任售货员，但心中向往的却是摄影师工作。某日，一位美丽优雅的金发贵妇卡罗尔（凯特·布兰切特 饰）来到百货公司购买圣诞节礼物，结果和特芮丝一见投缘。两人相识后特芮丝得知原来卡罗尔有一个女儿，而且正和丈夫哈吉（凯尔·钱德勒 饰）办理离婚手续。通过书信来往、约会相处以及公路旅行，特芮丝和卡罗尔发现彼此就是自己的真爱，然而在当时社会这是不被允许的。特芮丝的男友认为她只是一时迷惑，卡罗尔的丈夫则请私家侦探调查取证，希望在离婚诉讼中让她一无所有。考验两位女性的时刻终于到来了：在社会压力下她们能否坚守内心、不计代价的把感情路走到底？